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下面的文章提供了260Msps, 14位数字转换器(DAC) MAX5195与LVPECL数字输入如何适应基于GSM/ edge的收发器设计的见解。本文详细介绍了精确的SFDR, IMD, SNR和MTPR要求以及MAX5195高动态性能DAC如何满足这些要求。本文最后给出了一个实际的例子，说明了通常在GSM/EDGE应用中可以看到的DAC的4音MTPR性能。
这篇文章的类似版本出现在2002年10月的电子产品杂志。
新兴的无线通信标准(宽带、多载波)要求越来越低的失真和噪声规格。发送电路中的数字转换器(dac)是信号产生的关键部件。它们会显著影响系统的最终动态性能。
GSM/EDGE多载波基站收发系统的发射机部分对通信DAC制造商提出了挑战。制造商需要在更高的输出频率下提供更高的分辨率和更快的更新速率，同时在更宽的带宽上减少噪音和杂散发射。
由于这些要求，GSM/EDGE系统设计人员认为通信dac只有在能够满足四种主要噪声和失真类别的关键规格时才具有吸引力。它们是:无杂散动态范围(SFDR)、信噪比(SNR)、互调失真(IMD)和多音功率比(MTPR)。所有四个参数对于确保Tx系统满足所需的杂散和IMD目标至关重要。
为了指定来自基站的噪声和杂散发射，使用所谓的GSM/EDGE Tx掩码来确定这些参数的DAC要求。该掩模表明，噪声和杂散发射的允许电平取决于传输载波频率的偏移频率。GSM/EDGE掩码及其规格基于单个有源载波，发射机中的任何其他载波都被禁用。规格显示于图1支持每载波输出功率水平20W或更高。较低的输出功率水平将产生较不严格的排放要求。
图1所示 Tx掩码有助于识别dac的噪声和失真限制，用于基于GSM/ edge的基站收发器系统的传输路径。
GSM/EDGE系统要求信号合成电路块(DAC)在失调频率≥6MHz时具有小于-80dBc的杂散发射电平。来自DAC的杂散产品可以与随机噪声和来自其他电路元件的杂散产品结合。因此，来自DAC的杂散产品应进一步后退6dB(最小)，以允许这些其他来源。
相对于DAC的满量程，载波的数量及其信号电平也起着重要的作用。与全尺寸正弦波不同，多音信号的固有特性(信号的频谱能量分布在定义的带宽上)包含更高的峰值-有效值比，如果信号电平没有适当降低，则增加了潜在削波的可能性。如果发射机使用四个带内载波，则每个载波的工作幅度必须低于满量程12dB，而八个载波的工作幅度必须低于满量程18dB，以防止波形削波。
示例:对于采用的8-PSK(相移键控)调制，基于边缘的调制具有4dB的峰均比。这需要将载波幅度再调低4dB。额外的-6dB余量用于补偿其他电路元件。对于每个指定带宽具有4 / 8个载波的系统，每个载波必须满足-18dBFS/-24dBFS或更小的幅度规格。
基于GSM/EDGE的系统的信噪比要求可以再次从GSM/EDGE Tx掩模中得出(图1)。在频率偏移≥6MHz时，假设最坏情况下噪声电平为-80dBc，假设测量带宽为100kHz，则每赫兹的最小噪声密度计算如下:
SNRMIN = - 80db - 10 × log(10)(100 × 10³Hz)
SNRMIN = -130dB/Hz
由于随机DAC噪声会增加杂散音和来自其他电路元件的随机噪声，因此建议将规格限制降低约10dB，以允许这些额外的噪声贡献，同时保持与GSM/EDGE掩模值的一致性。
| 承运商数量 | 载波振幅 | DAC信噪比要求 |
| 2 | -12年dbfs | -152 dbfs /赫兹 |
| 4 | -18年dbfs | -158 dbfs /赫兹 |
| 8 | -24年dbfs | -160 dbfs /赫兹 |
为多载波GSM/EDGE系统的Tx路径选择DAC的其他关键因素是转换器提供卓越的IMD和MTPR性能的能力。指定频带中的多个载波将在各个载波频率之间产生不必要的互调失真。一个多音测试矢量通常由几个等间隔的载波组成，通常是四个，具有相同的振幅。这些载波中的每一个都代表感兴趣的定义带宽内的信道。为了验证MTPR，去除一个或多个音调，以便可以评估DAC的互调失真性能。与DAC相关的非线性会产生杂散音调，其中一些可能会回落到被删除音调的区域，限制了信道的载波噪声比。根据系统的光谱掩模和滤波要求，落在感兴趣波段之外的其他杂散分量也可能很重要。回到GSM/EDGE Tx掩码，相邻载波的IMD规范在不同的GSM标准中有所不同。对于PCS1800和GSM850标准，DAC的平均IMD必须满足-70dBc。
下表总结了四载波GSM/ edge系统中整个Tx信号链的动态性能要求，并将先前建立的转换器要求与新一代高动态性能DAC进行了比较。
| 规范 | Tx输出电平 | DAC要求和边际 | MAX5195规范 |
| SFDR | 80dBc ~ 83dBc | 88年dbc | 83年dbc¹ |
| 信噪比 | -133 dbc /赫兹 | -158 dbfs /赫兹 | -160 dbfs /赫兹 |
| 洛桑国际管理发展学院 | -70年dbc | -75年dbc | -77年dbc |
| 载波振幅 | N / S | -18年dbfs | -18年dbfs |
14位，260Msps的MAX5195是第一款DAC，完全兼容4载波GSM/EDGE信号生成。它提供了出色的动态性能，并满足所有GSM/EDGE频谱掩模要求。
四音MTPR图(图2)证明了dac优越的动态性能。中心频率(f(center) = 48.9583MHz)已被移除，以允许检测和分析从相邻信道回落到该空点的互调或杂散分量。在25MHz带宽上观察到四个载波，并且在1MHz处间隔相等。根据GSM/EDGE频谱掩模，输出幅度已回落-18dBFS。在这些条件下，DAC的IMD为-77dBc, MTPR为-78dBc。
图2 此频谱图描述了MAX5195在f(CENTER) = 48.9583MHz和f(CLK) = 260MHz时的四音MTPR性能，满足最关键的GSM/EDGE规范。
从系统的角度来看，DAC在多音条件下保持高度动态性能的能力，简化了发射机路径设计。传统上，BTS系统将在每个发射信道上使用一个转换器。然而，现在一个具有足够高的多音性能的DAC，将有助于简化发射机架构，并通过减少这样一个系统中所需的DAC数量来减少电路板空间和成本。
笔记
¹在25MHz窗口内观察到的单载波SFDR。虽然DAC不能完全满足SFDR规范，但可以通过频率规划来适应和补偿较低的单音SFDR。
